一种发动机供气系统

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种发动机供气系统。

背景技术

温室气体导致全球气候变化问题，已经引起全世界的广泛关注，成为当今人类社会亟需解决的重大问题，努力控制和减缓温室气体排放，事关中国经济社会的发展乃至全人类的共同利益。二氧化碳是主要的温室气体，尽管空气中的二氧化碳一部分来源于生物呼吸或是土壤微生物分解，绝大部分来源于工业生产，尤其是发动机排放。因此，降低发动机的二氧化碳排放量是汽车工业亟需解决的问题。

授权公告号为CN1091490C的中国发明专利公开了一种发动机供汽方法及其供气装置，其设置有液氧储存器，液氧储存器中的液氧在气化器内吸热并气化为氧气，发动机排出的部分废气与液氧气化后的氧气混合后输入发动机的燃烧室，其余的废气用压缩机压缩液化后储存在液态二氧化碳存储器中，不仅降低了发动机二氧化碳排放量，而且提高了发动机效率。然而，压缩机在工作过程中会产生大量的热量，导致二氧化碳压缩气体温度升高，二氧化碳压缩气体温度的升高会导致二氧化碳液化压力增高，需要提高压缩机的功率，导致压缩机的能耗较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的发动机供气系统，二氧化碳压缩气体的温度较高，导致二氧化碳液化压力较高，压缩二氧化碳气体的过程能耗大。

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种发动机供气系统，包括发动机、压缩机、液态二氧化碳存储罐、液氧存储罐、冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器设有蒸发腔和冷凝腔；

所述发动机的排气口依次连通所述压缩机、所述冷凝腔和所述液态二氧化碳存储罐，所述压缩机将所述发动机排出的二氧化碳气体加压为二氧化碳压缩气；

所述发动机的进气口依次连通所述蒸发腔、所述液氧存储罐，所述液氧存储罐内的液态氧在所述蒸发腔内气化为氧气，以将位于所述冷凝腔内的所述二氧化碳压缩气冷却为液态二氧化碳。

作为优选方案，所述发动机供气系统包括冷凝器，所述冷凝器的进气口与所述发动机的排气口连通，以将所述发动机排出的二氧化碳气体中混有的水汽液化，所述冷凝器的出气口与所述压缩机的进气端连通。

作为优选方案，所述发动机供气系统包括加热器和水泵，所述发动机设有与所述发动机的燃烧室连通的进汽口，所述冷凝器设有排水口，所述排水口依次连通所述水泵、所述加热器和所述进汽口，所述加热器将进入所述加热器内的水加热为蒸汽。

作为优选方案，所述加热器为设置在所述发动机的排气口与所述冷凝器之间的热交换器；所述热交换器包括隔热壳体和换热管，所述隔热壳体内设有保温腔，从所述发动机的排气口排出的二氧化碳气体通过所述保温腔进入所述冷凝器；

所述换热管设置在所述保温腔中，所述换热管的一端连接所述水泵的出水口，所述换热管的另一端连接所述进汽口。

作为优选方案，所述冷凝器的底部设有储水腔，所述排水口设置在所述储水腔的底部，所述排水口通过排水管连接有储水容器，所述水泵与所述储水容器的内腔连通。

作为优选方案，所述排水管上设有用于使所述储水腔内的水流入所述储水容器中的单向阀。

作为优选方案，所述储水腔的侧壁处设有溢流口。

作为优选方案，所述发动机供气系统包括流量调节阀，所述流量调节阀的进气端与所述发动机的排气口连通，所述流量调节阀的出气端与所述发动机的进气口连通。

作为优选方案，所述发动机的进气口连接有进气总管，所述进气总管远离所述发动机的进气口的一端连接有第一进气支管和第二进气支管，所述第一进气支管远离所述进气总管的一端与所述发动机的排气口连通，所述流量调节阀设置在所述第一进气支管上，所述第一进气支管位于所述进气总管和所述流量调节阀之间的位置处连通有冷却器；所述第二进气支管与所述蒸发腔的出气口连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的发动机供气系统，包括冷凝蒸发器，冷凝蒸发器设有蒸发腔和冷凝腔；发动机的排气口依次连通压缩机、冷凝腔和液态二氧化碳存储罐，压缩机将发动机排出的二氧化碳气体吸入冷凝腔中，并将进入冷凝腔内的二氧化碳气体加压为二氧化碳压缩气；液氧存储罐内的液态氧在蒸发腔内气化为氧气，液氧气化的过程会吸收大量热量，从而对位于冷凝腔内的二氧化碳压缩气进行冷却，极大地降低了位于冷凝腔内的二氧化碳压缩气的温度，使得位于冷凝腔内的二氧化碳压缩气的液化压力得以降低；故而，本发明的发动机供气系统的压缩机的功率得以降低，节约了能耗。

附图说明

图1为本发明的发动机供气系统的示意图；

图中，1、发动机；11、进气总管；12、第一进气支管；13、第二进气支管；2、压缩机；3、液态二氧化碳存储罐；4、液氧存储罐；5、冷凝蒸发器；6、冷凝器；61、排水管；62、储水容器；63、单向阀；64、溢流口；7、热交换器；71、隔热壳体；72、换热管；8、水泵；91、流量调节阀；92、冷却器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1所示，本发明一种发动机供气系统的优选实施例，包括发动机1、压缩机2、液态二氧化碳存储罐3、液氧存储罐4、冷凝蒸发器5，冷凝蒸发器5设有蒸发腔和冷凝腔；具体的，蒸发腔和冷凝腔之间通过导热件隔开，使得冷凝腔和蒸发腔之间能够发生热交换；发动机1的排气口依次连通压缩机2、冷凝腔和液态二氧化碳存储罐3，压缩机2将发动机1排出的二氧化碳气体加压为二氧化碳压缩气；发动机1的进气口依次连通蒸发腔、液氧存储罐4，液氧存储罐4内的液态氧在蒸发腔内气化为氧气，液氧气化的过程会吸收大量热量，从而对位于冷凝腔内的二氧化碳压缩气进行冷却，极大地降低了位于冷凝腔内的二氧化碳压缩气的温度，使得位于冷凝腔内的二氧化碳压缩气的液化压力得以降低；故而，本发明的发动机供气系统的压缩机的功率得以降低，节约了能耗。

其中，发动机供气系统包括冷凝器6，冷凝器6的进气口与发动机1的排气口连通，冷凝器6能够将发动机1排出的二氧化碳气体中混有的水汽液化，冷凝器6的出气口与压缩机2的进气端连通。去除水汽后的二氧化碳气体进入压缩机2的进气端，另外，冷凝器6还能够对发动机排出的二氧化碳气体进行初步冷却，保证二氧化碳气体进入压缩机2之前的温度，进一步降低压缩机2的功率。

本实施例中，发动机供气系统包括加热器和水泵8，发动机1设有与发动机1的燃烧室连通的进汽口，冷凝器6将二氧化碳气体中混有的水汽液化为水，冷凝器6设有排水口，的排水口依次连通水泵8、加热器和进汽口，加热器将进入加热器内的水加热为蒸汽。水泵8将加热后的蒸汽喷如发动机的燃烧室内，喷入燃烧室内的高温高压水蒸汽吸收缸内的燃烧放热，大幅度降低了缸内温度与排气温度，提升了缸内燃烧的稳定性。

其中，加热器为设置在发动机的排气口与冷凝器之间的热交换器7；热交换器7包括隔热壳体71和换热管72，隔热壳体71内设有保温腔，从发动机1的排气口排出的二氧化碳气体通过保温腔进入冷凝器6；换热管72设置在保温腔中，换热管72的一端连接水泵8的出水口，换热管72的另一端连接进汽口。热交换7吸收了从发动机排出的二氧化碳气体中的热量，避免了热量浪费，使得发动机的热效率更高。

具体的，冷凝器6的底部设有储水腔，排水口设置在储水腔的底部，排水口通过排水管61连接有储水容器62，水泵8与储水容器62的内腔连通。储水腔内的水流入储水容器62内，充分利用了水资源，而且储水腔内的水温度较高，更加便于热交换7对其进行气化。

进一步的，排水管61上设有用于使储水腔内的水流入储水容器62中的单向阀63。储水腔的侧壁处设有溢流口64。单向阀63的设置能够避免流入储水容器62内的水返流入储水腔，保证了发动机在颠簸路面运行时的可靠性。当冷凝器6所产生的水较多时，能够从溢流口64流出至储水腔外部，进一步保证了冷凝器6工作的可靠性。

本实施例中，发动机供气系统包括流量调节阀91，流量调节阀91的进气端与发动机1的排气口连通，流量调节阀91的出气端与发动机1的进气口连通。从发动机1的排气口排出的二氧化碳气体一部分进入冷凝器6，另一部分通过流量调节阀91进入发动机1的进气口与蒸发腔内流出的氧气混合后进入发动机的燃烧室，能够避免纯氧燃烧工质中因缺失氮气引起的循环工质不足，提高了发动机的热效率。

进一步的，发动机1的进气口连接有进气总管11，进气总管11远离发动机1的进气口的一端连接有第一进气支管12和第二进气支管13，第一进气支管12远离进气总管11的一端与发动机1的排气口连通，流量调节阀91设置在第一进气支管12上，第一进气支管12位于进气总管11和流量调节阀91之间的位置处连通有冷却器92；第二进气支管13与蒸发腔的出气口连接。冷却器92能够降低进入发动机燃烧室内的二氧化碳气体的温度，从而降低发动机燃烧室内的燃烧温度，抑制爆震，使得燃烧过程更加稳定，进一步提高发动机的热效率。

本发明的发动机供气系统的工作过程如下：

发动机的排气口排出的二氧化碳气体一部分进入换热器7进行初次降温，初次降温后的二氧化碳气体进入冷凝器6，冷凝器6将初次降温后的二氧化碳气体中的水汽液化，去除水汽后的二氧化碳气体进入冷凝腔，在液氧气化的冷却作用以及压缩机的压力作用下液化成为液态二氧化碳，并进入将压缩机2之后进入液态二氧化碳存储罐3中；冷凝器6内的水在水泵8的作用下进入换热管72，在换热器71中吸收二氧化碳气体的热量形成水蒸气，之后通过发动机的进汽口进入发动机的燃烧室；发动机的排气口排出的二氧化碳气体的另一部分通过流量调节阀91、冷却器92进入进气总管11，在进气总管11内与氧气混合后通过发动机的进气口进入发动机的燃烧室内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。